Dízelt vagy benzinest, második rész: a közvetlen befecskendezésű benzinesekről

Az ideális autóvásárló bemegy a szalonba, és kihoz egy új autót. A garanciaidő lejártával pedig megismétli ezt a cselekedetét az autógyártók nagy örömére. A benzinmotorok fejlesztése a XXI. század elejére drasztikus technikai újításokat hozott. Száz lóerő, vagy afölötti literteljesítményű motorok kerültek sorozatgyártásba már az alsó-közép kategóriás autókban is. A nagyobb teljesítménynek, alacsonyabb elméleti fogyasztásnak ára van. Ki fizeti meg?

Nem szabad figyelmen kívül hagynunk: az autógyárak menedzsmentje ritkán tevődik össze különböző szerzetesrendektől odacsábított humán erőforrásokból. A vezetők célja a minél nagyobb profit megszerzése. Észrevehető a gyakorlatban, hogy nem minden fejlesztés teszi tartósabbá a gépjármű-motorokat. Az emissziós törvényi szabályozás miatt gyakran olyan megoldásokat kénytelenek alkalmazni, amelyek hoznak ugyan 1-2 gramm CO2-kibocsátás-csökkenést, de alapjaiban tesznek megbízhatatlanná egy motorkonstrukciót. Ezekre példa lehet egy alulméretezett láncos vezérlés, vagy egy elektromosan szabályozott olajpumpa.

Az első, sorozatban gyártott közvetlen benzinbefecskendezéssel ellátott személygépkocsi 1951-ben hagyta el a futószalagot. A Gutbrod 600 köbcentiméteres kétütemű kisautójába a Bosch-sal együtt fejlesztették a pusztán mechanikus és vákuumos szabályzású befecskendező rendszert.

A közvetlen benzinbefecskendezés ezredfordulón túli elterjedésének oka, hogy a kisebb fajlagos üzemanyag-fogyasztás, ezáltal a kisebb károsanyag-emisszió eléréséhez pontosabb üzemanyag-adagolás szükséges. Az előző cikkben tárgyalt szívócső-befecskendezésű benzinesekhez képest ennél a konstrukciónál sokkal szabadabban programozható különböző motorüzemekhez, terhelési viszonyokhoz a befecskendezés. A befecskendezési sugár terelésével elérhető, hogy a gyújtógyertya környezetében homogén, könnyen gyúló keverék elegye alakuljon ki, míg az attól távolabb eső térben szegény keverék. Ezt a fajta szegénykeverékes üzemmódot nem minden esetben alkalmazzák a gyártók, mert egy sor újabb megoldásra váró problémát von maga után, mint például a magasabb égési hőmérsékletből adódó nitrogén oxidok képződését (NOx).

A 2. kép blokkvázlata alapján nyomon követhetjük az üzemanyag útját. Különböző gyártók különböző rendszerei eltérhetnek egymástól mind elvben, mind az alkatrészek elhelyezésében, méretükben, de a lényeg mindig ugyanaz. Megfelelő időben, kellő mennyiségű üzemanyag juttatása az égéstérbe.

Az üzemanyagtankban (1) tárolt benzin jelen van az üzemanyag-bemérő egységben is (2). Az elektromos tápszivattyú (3) egy előszűrőn keresztül szívja fel az üzemanyagot, és továbbítja egy csővezetéken keresztül az üzemanyagszűrő (4) felé. Gyakran alkalmazzák közvetlen benzinbefecskendezésű motorok kisnyomású körében, hogy külön elektronika szabályozza az elektromos tápszivattyút, tehát az nem állandó fordulatszámmal forog, hanem a nagynyomású szivattyú által igényelt mennyiséget szállítja, motorterhelés függvényében. Az üzemanyagszűrő (4) után a benzin a nagynyomású szivattyúhoz (6) ér. Rendszertől függően opcionálisan a motorvezérlő elektronika tájékoztatást kap egy nyomásmérő szenzortól (5) a kisnyomású kör nyomásáról. Ez a nyomás jellemzően maximálisan 5 bar. A nagynyomású benzinszivattyúba (6) áramló üzemanyag mennyiségét a szabályzószelep (7) állítja be. Az előállított nyomás motorterheléstől függően jellemzően 50-150 bar közötti a közös nyomástérben, vagy ismertebb nevén rail csőben (8).

A nagynyomású kör szabályzását tehát a közös nyomástérben található nyomásszenzor (9) értéke alapján végzi a motorvezérlő elektronika, a magasnyomású benzinszivattyú szabályzószelepének kitöltési tényezővel történő kivezérlésével. Ritkább esetben biztonsági intézkedésként a gyártók nyomáskorlátozó szeleppel (11) látják el a nagynyomású kört, de ez nem jellemző a korszerűbb közvetlen benzinbefecskendező rendszerekre. A közös nyomástérben tárolt nagynyomású benzin a befecskendezőszelepeken (10) keresztül jut közvetlenül az égéstérbe.

A 3. képen jól látható az előző cikkben tárgyalt szívócsőbe, (vagy csatornába) történő befecskendezéshez viszonyított különbség. A közvetlen benzinbefecskendezés óriási előnye a pontos, precíz, gyors adagolás. Alkalmazásával már nem csak a szívás ütemben történhet üzemanyag beáramlás a sűrítőtérbe, hanem akár a szívó, akár a sűrítő ütemben bármikor. A befecskendezési sugár pontos irányításával az égés kontrolláltabban megy végbe, a frissen bepermetezett üzemanyag pedig hőt von el, ami csökkenti a turbómotorok fokozott kopogásos égés hajlamát.

Mára természetessé vált, hogy egy kisebb kategóriás jármű motorterében is komplett laboratórium működik. A precíz szerkezetek hátránya, hogy egy kisebb, valamely periférián történő meghibásodás egy sor működési rendellenességet vonhat maga után. A közvetlen benzinbefecskendezésű Otto-motorok egyik legnagyobb hátránya a külső keverékképzésű elődeihez képest a szívóoldali kokszosodás. Néhány évvel ezelőtt ez még csak a dízelmotorok sajátossága volt, de azoknál egészen más oka van, ezért ne is keverjük ide.

Több cikket is írtam erről, most ismételten leírnám a szubjektív véleményemet ennek kialakulásáról, a problémával gyakran találkozom a műhelyemben. A közvetlen befecskendezésű Otto-motorok szívószelepe működés közben forróbb, mint a szívócső befecskendezésűé. Ennek oka, hogy a befecskendezett üzemanyag nem hűti le, hiszen a befecskendezés az égéstérbe történik. A forró szívószelepen lecsapódik a szívócsőbe visszavezetett kartergáz, és apránként növekszik a lerakódás mértéke. Amely motoroknál alkalmaznak kipufogógáz-visszavezetést, azoknál ezek a gázok is súlyosbíthatják a problémát, azonban ez nem törvényszerű. A Volkswagen 1.4 TSI motorján, vagy a BMW-PSA 1.6-os turbóján sem alkalmaznak külső kipufogógáz-visszavezetést, ezek a motorok mégis kifejezetten hajlamosak a szívóoldali kokszosodásra.

Sáros cipőben is lehet járni – gondolhatnánk. Miért baj, hogy kokszos az a szelep? Sajnos nem csak a szelep kokszos, hanem a szívócsatorna is. A keresztmetszet-csökkenés légáteresztés-csökkenést okoz, ami rontja a motor töltetcseréjét, ezáltal a hatásfokát. Ez csak a kisebbik probléma. a közvetlen befecskendezésű Otto-motor tökéletes működéséhez elengedhetetlen, hogy a sűrítőtérben történő légáramlás a megtervezett, modellezett és próbapadon tesztelt módon történjen. A befecskendezett üzemanyag sugarának terelése nagymértékben a beáramló levegő feladata.

Ha a szívószelepen lerakódott koksz befolyásolja a levegő áramlását, akkor a befecskendezési sugár terelése sem lesz tökéletes, ez égési rendellenességekhez vezethet, mert a sűrítőtérben lokális szegénykeverékes pontok alakulhatnak ki, ami hatással van a lángterjedésre munkaütemben. Az a tény sem kifejezetten motorbarát, hogy egy idő után ez a karbonlerakódás öntudatra ébred, és apró levált darabkái az autójavítók örömére sörétként bombázhatják a motorunk különböző alkatrészeit.

A vázolt probléma nem jelenti, hogy a közvetlen befecskendezésű Otto-motorral szerelt autók vásárlása tiltott dolog lenne, hisz már kevés gyártó van, aki nem ezzel kínálja a benzines modelljeit. Egyszerűen számolni kell vele, hogy igényelnek bizonyos karbantartási eljárásokat, mint például a szívóoldali koksz eltávolítását bizonyos rendszerességgel. Erre a feladatra használom én a dióhéjas technológiát , de minden érintett tulajdonos érdeklődjön szervizétől, mit javasolnak a probléma karbantartás-jellegű megoldására.

Nyilvánvaló, hogy ezeket a motorokat nem csak a szívóoldali koksz problémája érinti. Ökölszabály, hogy ha egy gépet több, nagyobb igénybevételű alkatrésszel látunk el, annak meghibásodási lehetősége is nagyobb lesz, ahogy a javítás várható költsége is. Mivel a befecskendezés helytelen működése gyakran egy sor mechanikai hibát von maga után, érdemes vásárlás előtt a kiszemelt autót egy alapos mechanikai vizsgálatnak alávetni. Egy egyszerű kompresszió- és nyomásveszteség mérés sorsdöntő lehet egy szépen levakszolt, szilikonban úszó belterű TSI Golf vásárlásánál is. A legfontosabb azonban, hogy alapos utánajárás előzze meg az autóvásárlást. Ma már kevés, hogy a vételár plusz a „kötelezők” a zsebünkben vannak, egy korszerű motorral szerelt autó birtoklása esetén rendelkezésünkre kell állnia egy biztonsági tartaléknak, legyen az lekötött pénz a folyószámlánkon, vagy egy spórolós nagymama.

A cikksorozatot hamarosan folytatjuk.